Autodesk 的 Robert Yancey 谈增材制造、衍生式设计和工业 4.0 – 专家见解

从设计到工作流程管理，软件在增材制造中发挥着越来越重要的作用。 Autodesk 是软件领域的领先企业之一，是一家价值数十亿美元的公司，为包括制造和建筑在内的广泛行业开发软件。 我们很幸运能够与 Autodesk 制造和生产行业战略及业务开发总监 Robert Yancey 进行交谈。 Yancey 在增材制造领域拥有超过 25 年的经验，目前负责监督 Autodesk 制造解决方案的业务和行业战略，除了增材制造之外，还包括减材技术和混合技术。今天，我们讨论 Autodesk 如何帮助加速增材制造的采用、衍生式设计为何如此重要以及行业如何从快速原型设计转向生产。

凭借您在增材制造领域拥有的广泛背景，您如何看待该行业多年来的发展？

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Robert Yancey，Autodesk 制造和生产行业战略及业务开发总监 [/caption]过去几年发生的主要事情之一是增材制造可以超越原型制造的想法。在医疗和牙科应用中，这种情况已经有一段时间了。但在医疗行业之外，你开始看到人们在关注这项技术，并意识到他们实际上可以制造零件或小批量生产，而这是其他任何方式都无法做到的。随着成本的降低和速度的提高，现在使用添加剂进行生产的可能性更大。当然，要实现这一目标，仍有许多障碍和挑战需要克服。但我们与许多公司打交道，他们正在研究如何将添加剂用于生产应用。

让我们从 Netfabb 开始深入了解 Autodesk 的产品系列。 Autodesk Netfabb 如何帮助推进增材制造的使用？

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Autodesk 2019 年发布的 Netfabb 软件的关键更新之一是 Lattice Commander，它可以生成复杂的晶格结构 [图片来源：Autodesk] [/caption]Netfabb 是打印准备软件。有了它，我们可以处理 STL 文件并生成支撑结构。这项技术已经存在了一段时间，因此我们专注于提高工作流程的效率。尽管如此，我们在 Netfabb 中拥有一些额外的功能，可以提供独特的优势。例如，我们有一些先进的刀具路径技术。使用该技术的公司已经看到其流程的速度得到了相当显着的提高。对于金属增材制造，我们还拥有模拟能力，可以模拟粉末床熔融技术。这意味着我们可以寻找残余应力、变形和涂布机刀片干扰等问题。您可以在实际投入构建之前虚拟地完成所有这些工作。最近，我们一直在将该技术应用于混合工作流程。在这里，通常是使用诸如线弧工艺之类的方法沉积金属，然后开发加工能力，以便能够在沉积后完成零件，并在定向能量沉积过程中进行模拟。

您认为混合制造目前有多普遍？

尽管市场对混合制造很感兴趣，但混合制造仍然是相当新的事物。目前，实际上只有少数客户充分利用混合制造。然而，在贸易展览会上，我们开始看到更多的混合机器供应商，用于石油和天然气行业等行业的应用，或粉末床熔融技术无法支持的大型零件。

衍生式设计是 Autodesk 战略的明确组成部分 - Fusion360 如何实现 Autodesk 衍生式设计的愿景？

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Autodesk 生成设计软件的视图。 [图片来自 Youtube] [/caption]Autodesk 衍生式设计与其他提供衍生式设计解决方案的公司的区别在于，我们不会为您提供单一的优化解决方案。我们为您提供一系列满足您要求的解决方案，以及让您轻松导航这些解决方案的工具。就我个人而言，我认为整个行业一直将生成设计定位为一种轻量级工具。它特别适合增材制造，因为它提出的设计通常很难以任何其他方式有效制造。但在 Autodesk，我们真正将生成设计视为一种设计探索技术，让您能够探索工程功能和商业价值。我们已经开始引入非常常见的制造技术，例如能够使用生成式进行两轴或三轴加工。全年您都会看到更多这样的内容。因此，生成设计适用于当今使用传统制造方法进行制造的人们。我们正在努力的另一件事是能够包含更多的业务权衡：例如，能够在设计过程中考虑成本、进度或材料的权衡。当我们开始将铸造等业务纳入工作流程时，人们将能够同时在工程性能和业务价值之间进行权衡。

人们经常谈论的一件事是增材制造需要一种新的设计方法。您对此有何看法？

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Autodesk Fusion 360 关节 [图片来源：Autodesk] [/caption]是的，这绝对是一个重大差距。我最近参加了麻省理工学院主办的一个联盟，该联盟花了一整天的时间专门讨论增材设计这一主题。我们从许多客户那里得知，他们的工作流程非常脱节。他们在 CAD 工具中完成设计过程，然后将其转换为 STL 文件并将其导入到构建处理器（例如 Netfabb）中。从那里，它被发送到机器，机器正在收集相关数据。因此，您最终会得到这些连接不佳的数据孤岛。这确实是 Fusion 360 的愿景和意图：创建一个单一的环境，使您能够从概念到打印，并能够在正确的上下文中以正确的格式将所有数据以正确的方式呈现给个人。增材制造工作流程涉及多个人员，他们都需要不同的数据，并且通常需要不同的格式。 Fusion360 的愿景是真正将所有这些与中心数据结合在一起，以便能够创建这种端到端工作流程。我们还有兴趣与增材生态系统中的其他技术提供商（例如工作流程管理软件）合作，以便能够与提供其他技术的人员合作，以便用户能够以方便、高效的方式完成工作。

谈到合作伙伴关系和合作，Autodesk 已经宣布了很多合作伙伴关系和协作，其中 HP 和 GE Additive 就是最新的一些。 Autodesk 的合作伙伴关系是什么？您如何看待行业内更广泛的协作的作用？

嗯，增材空间仍然是一个相对较小的行业。我认为人们已经认识到，为了能够发展，您必须与该领域的其他技术提供商合作。这绝对是客户所要求的。他们厌倦了运营中存在的这些互不相关的工作流程和数据，而且无法将它们整合在一起。在过去 18 个月里，我们开始与 GE Additive 和 HP 进行对话。他们向我们表达了类似的观点，他们认为限制他们销售更多机器和更多材料的能力的原因之一就是这种脱节的工作流程。他们希望与我们合作，为他们的机器建立更加一致的工作流程。由于他们是目前业内最知名的两个公司，我们认为他们将成为很好的合作伙伴，帮助解决这个问题。但我们的目的是提供一个平台，让任何机器供应商都能够与 Fusion 360 和外部技术供应商创建工作流程。

您还有其他可以谈论的合作伙伴关系吗？

我们最近在 TCT Asia 上宣布与华曙高科和阿科玛建立合作伙伴关系。这很有趣，因为阿科玛是材料供应商，华曙高科是机器供应商，我们是软件供应商。因此，这不仅仅是材料、机器或设计的问题；而是与材料、机器或设计有关的问题。这实际上与这三个因素有关——过程、材料和 设计。这三者需要共同努力，才能为使用增材制造的人们带来最好的结果。

之前，您提到增材制造正在从快速原型制造向生产转变。确保实现这一点需要哪些关键因素？

这在某种程度上取决于行业。对于医疗和航空航天等监管非常严格的行业，始终存在如何认证零件的问题。事实上，您必须验证设计、材料和工艺，这与任何其他制造技术没有太大不同。然而，对于添加剂，过程不同，材料也可能不同，因此您必须经过该过程才能获得认证。这是投入生产所需要做的事情之一。此外，人们对这项技术的总体熟悉程度也较低。公司看到了增材制造的机会，但往往没有足够的技术专业知识来真正了解如何快速投入生产。有些公司进展相当快，而另一些公司才刚刚进入。我们发现的一件事是，很多客户来到我们这里只是想要一般培训。他们希望帮助了解增材制造的机会和障碍在哪里，更好地了解所需的工艺和材料，以及所有这些因素如何融入设计，以便他们可以开始探索如何使用该技术进行生产。在许多情况下，成本仍然是一个障碍。再加上缺乏如何使用和设计技术以及如何制定增材制造对业务真正有意义的业务案例方面的知识，我想说仍然存在相当多的限制因素。

对更多培训的需求是否影响了 Autodesk 大学用户会议的内容？

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Autodesk University 2018 [图片来源：Autodesk] [/caption]嗯，Autodesk University 是我们已经举办了很多年的用户会议，它确实是一个用户驱动的会议。我们的客户实际上教授了很多课程并提供了很多内容。有一个流程可以确定哪些课程包含在总体议程中。是的，我们已经看到 Autodesk 大学对增材制造越来越感兴趣。如果您跟踪它，您会发现 Autodesk 大学有更多附加课程和内容。我们还希望与该地区和大学的顾问合作。我最近在麻省理工学院，我们与他们合作，他们开发了很多教育课程，重点关注职业人士，而不是大学生。他们今年推出了他们的课程，并得到了很多巨大的反响。我们正在与他们合作，以便能够提供此类培训内容，并能够提供 Autodesk 技术来帮助开发培训内容。我们确实希望外部提供商能够进行大量培训，并专注于为我们的客户和接受培训的人员开发最佳的软件体验。

关于制定增材制造业务案例的挑战：刚接触该技术的公司如何开始制定采用战略？应该考虑哪些因素？

在我看来，许多公司在开始涉足增材制造时，就开始生产使用传统工艺设计的零件。他们可以打印它，手上有一个 3D 打印的部件并能够展示它真是太棒了。但它的失败之处在于试图找到商业案例。如果零件是为铸造或机加工而设计的，那么这些技术通常会更具成本效益，特别是在中等到较大的产量中。需要进行与业务案例相一致的教育的一部分是我们如何为零件或组件或系统提供价值，其中增材制造实际上是我们提供附加价值的唯一方式。你可以看看一些著名的案例研究，例如 GE 的 Leap 燃料喷嘴，我们还与 HP 进行了 Penumbra 的案例研究。这些是您实际上从一开始就设计增材部件的事情。这样，您实际上就获得了性能价值。因此，您确实能够用一张干净的纸来设计零件。显然，您必须很好地理解技术才能做到这一点，并且软件工具需要能够支持这一点。这是我们关注的很多内容。

您是否在特定行业或应用中看到了增材制造的任何关键机遇？

当然，医疗和航空航天是现在最大的两个市场。但如果你看看欧特克的设计和制造核心市场，就会发现关键机会在于工业机械——中小型机械车间和制造设施。对我们来说有趣的是，我们实际上看到了该行业的相当大的兴趣。与航空航天或医疗行业相比，他们更清楚在这些行业中哪些地方可以对零件收取更高的费用。消费品3D打印也开始受到越来越多的关注。当谈到混合工作流程时，我们感兴趣的另一个领域是使用增材技术进行加工。那是巨大的。夹具和固定装置已经与该技术一起使用了很长一段时间，并且工具插件的应用也受到了一些限制。但我们发现人们对这样的想法更感兴趣，即可以使用增材制造更快地制作原型和创建工具，以及进行更多迭代。他们最终可能仍会使用传统的切削工具，但增材制造可以通过这个过程提供很多价值。然后，在某些应用程序中，您只需要几百或几千个，而增材工具是一种更具成本效益的方式来实现这一目标。

建筑行业的添加剂怎么样？这项技术的采用速度相当缓慢，但似乎还有很大的潜力。

增材制造在建筑行业的应用肯定是 Autodesk 关注的焦点，也是我们正在密切关注的领域。我们完全有能力做到这一点，因为建筑是我们所关注的一个关键市场。我想我们都看过机器人打印混凝土的视频，但它不仅仅是能够为新建筑设计创建定制节点。建筑行业正在向制造业寻求指导，了解如何创建更高效​​的施工流程，并能够利用制造业已使用的一些技术。目前的采用率还处于早期阶段。但我想说的是，这个行业有相当大的兴趣，并且有些公司已经提出了用于建筑的 3D 打印技术。这是一个我们称之为工业化建筑的领域，这实际上使建筑更像一个制造工厂，这样他们就可以获得效率。就像我们将增材视为制造业工具箱中的工具之一一样，增材也将成为建筑行业工具箱中的技术之一。

就增材制造在更广泛的制造生态系统中的作用而言，您是否更多地将其视为传统制造方法的补充工具？

增材制造不会取代传统制造。但随着采用率的不断增长，它将会发挥作用。所以是的，它可以补充。对于某些应用，它可以取代传统制造。但我们认为增材制造只是我们的用户现在可以使用的另一种制造技术，他们试图弄清楚如何从设计到制造，然后进入市场，同时以最具成本效益的方式做到这一点，并为客户生产最优质的产品。

工业 4.0 是我们经常听到的一个术语。 Autodesk 对工业 4.0 的愿景是什么？

工业 4.0、数字孪生……我们确实经常听到这些术语。这是一个有趣的术语，因为我们收到一些客户的反馈，称工业 4.0 完全是炒作，并不真正适用于他们。但我们还有其他客户，他们实际上通过在整个工作流程中利用更多人工智能、机器学习和数据分析而获得了良好的价值。我们的观点是，为了能够真正实现工业 4.0 的愿景，重要的第一步是更好地连接设计和制造工作流程。这确实是 Fusion 360 的承诺。我们拥有专为 Fusion 中的机加工零件设计的出色工作流程。今年您将开始看到增材制造工作流程的出现。它真正连接了设计和制造之间的数据。与质量控制和检验、供应链和物流等下游流程有明显的联系。但如果我们不将设计和制造数据连接起来，工业 4.0 的愿景将永远无法实现。因此，这正是我们目前关注的重点：将设计与制造工作流程联系起来。

当谈到实际管理增材制造工作流程的生产方面时，您是否认为该流程目前存在差距？您能否详细解释一下您如何看待这种联系，尤其是数据方面的联系？

这是我们在整个制造业中看到的一个重大差距。仅就数据而言，我们有很多客户使用我们的加工技术来制造注塑模具。我们还进行注塑模拟。因此，我们与注塑市场的联系非常紧密。我正在调查我们的加工客户数量，了解他们从客户那里收到的准备好切削刀具的设计的百分比是多少。他们的反应总是一样的。在大多数情况下，他们说这种情况从未发生过。我的描述是，当设计师通常不熟悉制造过程的所有复杂性时，他们就没有设计 对制造过程有足够的了解。当他们完成设计后，他们将其交给制造部门。下一步就是我所描述的“然后舞蹈开始”——设计和制造之间的舞蹈，来来回回，以获得满足设计要求并可以在产品所需的时间和时间表内制造的东西。我们正在努力做的很多事情就是能够缩小这一差距。我们希望能够让设计师更深入地了解他们的设计决策对制造操作的影响。它也需要走相反的路。因此，制造工程师可能会寻找一些机会来节省需要更改设计的制造操作中的时间或成本。他们无法让设计师知道他们是否进行了更改，是否会违反零件的任何工程要求。我们确实在努力缩小这一差距，并能够在产品开发过程中为工作专业人员提供洞察力，以便能够在他们需要的背景下获得他们所需的数据，以便能够做出更好的决策。

增材制造领域有哪些令您感到兴奋的趋势吗？

这是一个快速发展的行业。因此，总会有新的公司和技术出现。我看到的一些我特别感兴趣的趋势是更多地使用强化塑料。复合材料技术正在大行其道。有许多公司正在开发有趣的复合材料工艺，这些工艺可以为您提供更坚固的零件、更定制的零件以及其他任何方式都无法制造的零件。混合技术是另一个非常有趣的新兴趋势。它的优势在于能够使用真正的传统工艺（例如焊接工艺），并且能够以一种能够以更低的成本和更大的设计灵活性生产高价值组件的方式应用它们。我认为我们将继续看到成本下降，这些工艺的速度提高。我认为这促使人们考虑在生产应用中使用增材制造，他们只需要一千个零件就可以将产品推向市场。

另一方面，如果行业需要三件事来加速这一进程，它们会是什么？

首先是教育。第二是认证流程。我已经提到过航空航天和医疗等行业有特定的认证流程，但他们仍在努力为增材制造做到这一点。我认为第三个是增材制造能力的设计。更复杂的是，不同行业的设计要求不同。考虑到这一点，您如何教授增材设计的普通课程？工具也存在系统限制。如果您查看 CAD 工具和打印准备工具之间的切换，就会发现问题在于 CAD 工具仅输出 STL 文件，而您则使用该文件。如果需要修改一些东西，就得回到CAD工具，重新输出STL文件，然后再进行修改。这不是一个非常有效的过程。另一方面，能够在 CAD 环境中进行更改并快速查看对打印过程和所使用的材料的影响，可以进行更多的迭代，从而实现更高效的流程。这也是我们试图通过生成设计实现的目标的一部分。生成设计定义了您想要解决的工程和业务问题以及您拥有的所有变量，然后让该工具生成数百个可行的设计选项。然后，您可以快速对这些进行排序，并确定哪些是您最感兴趣的，可以进行更多分析。

最后，2019 年 Autodesk 会是什么样？

您将开始看到 Fusion 360 中出现增材工作流程。我们将继续我们已经建立的合作伙伴关系，为这些机器的客户创建非常无缝和高效的工作流程。我们还将继续了解即将出现的复合材料或混合制造等一些新技术，并了解这些技术的用例和应用程序以及它们与我们的客户群的融合点。最终，我们将加倍努力，将增材制造带入市场要了解有关 Autodesk 解决方案的更多信息，请访问： https://www.autodesk.com 关于罗伯特·扬西博士 在 Autodesk，Yancey 博士为制造生产解决方案制定了业务和行业战略，包括减材加工、增材打印/制造、混合和复合技术。他是衍生式设计和制造、高级仿真、航空航天结构设计和高级复合材料领域公认的领导者。他拥有麻省理工学院、弗吉尼亚理工大学和代顿大学航空航天和材料工程学位。